学年高中化学人教版必修第二册教案 第6章 含答案.docx
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学年高中化学人教版必修第二册教案第6章含答案
第六章化学反应与能量
6.1化学反应与能量变化
第1课时化学反应与热能
教学设计
一、教学目标
1．知识与技能
（1）通过实验和已有知识、经验感受化学反应中的能量变化，知道常见的吸热反应和放热反应。
（2）知道反应物和生成物总能量的相对高低是反应过程中能量变化的决定因素。
（3）了解人类对化学反应中能量的利用情况，了解节能的意义和方法
2．过程与方法
（1）培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
（2）能从反应物与生成物中所具有的能量、化学键的断裂与形成两个角度理解化学反应中能量变化的主要原因，提升证据推理能力；
3．情感态度与价值观
（1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。
（2）树立物质变化中伴随能量变化的观念，感受化学学科的社会价值，培养科学态度与社会责任。
（3）初步建立起科学的能量观，加深对化学在解决能源问题中重要作用的认识。
教学重难点
1.教学重点
化学反应中能量变化的本质、化学能与热能的内在联系及相互转变
2.教学难点
化学反应中能量变化的本质
二、教学过程
教学环节
教学内容
设计意图
1.新课导入
【师】现代社会，人们的一切活动都离不开能量，而许多能量的利用与化学反应中的能量变化密切相关。
想一想，我们生活中热量哪些通过化学反应获取的？
【生】煤、石油、天然气的燃烧
【师】没错，化石燃料的燃烧就是化学变化，化石燃料燃烧会释放大量的热，除了放热有些反应也有吸热现象。
我们来看一下下面的实验，判断是吸热还是放热。
设问激发求知欲
2.探索新知
【板书】化学反应与热量
【多媒体播放】实验一、铝与盐酸反应前后温度的变化，学生观察并表述现象和结论。
【学生】
现象
结论
产生大量气泡，温度计指示温度升高。
镁与盐酸的反应是放热反应
【师】观察的很仔细，回答也正确，铝和盐酸反应放出热量。
我们在看下一个实验。
【多媒体播放】实验二、八水合氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应，学生观察并表述现象和结论。
【学生】
现象
结论
用手触摸烧杯壁下部有冷的感觉；拿起烧杯，玻璃片或木片粘在一起；有刺激气味的气体产生
氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热反应
【师】总结：
放热反应：
把释放热量的反应称为放热反应。
常见的放热反应：
（1）所有的燃烧反应：
木炭、硫等在O2中燃烧。
（2）酸碱中和反应：
H++OH-=H2O
（3）大多数的化合反应:
CaO+H2O=Ca（OH）2
（4）铝热反应:
（5）金属与酸反应:
Mg+2H+=Mg2++H2
（6）若加热后开始反应，停止加热后反应继续进行，则该反应也是放热反应，如Fe与S的反应、NH3的催化氧化等。
吸热反应：
把吸收热量的反应称为吸热反应。
常见的吸热反应
（1）大多数分解反应:
（2）以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应
（燃烧反应除外）：
（3）铵盐与强碱固体的复分解反应。
［思考与讨论］
化学反应过程中为什么会有能量变化？
为什么有的化学反应释放能量，有的化学反应吸收能量？
【师】我们知道，物质中的原子之间是通过化学键相结合的，当化学反应发生时，反应物的化学键断裂要吸收能量，而生成物的化学键形成要放出能量。
以氢气和氯气化合为例，1molH2断键需要放出436kJ的能量，1molCl2断键需要放出243kJ的能量，1molH原子与1molCl原子结合成1molHCl分子，新键生成需要吸收431kJ的能量。
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
总结：
化学反映的实质：
化学键的断裂和生成
反应的特征：
一是物质变化（生成新物质）、二是能量变化（吸收或放出热量）
化学反应与能量变化同时发生。
【师】现在是不是就能解答我们提出的第一个问题了，请同学回答。
【生】由于化学反应发生必定有化学键的断裂和生成，并且化学键的断裂和生成就会有能量的变化，所以化学反应中有能量的变化。
【师】回答的很好！
我们知道化学键断裂需要放出能量，化学键形成需要吸收能量，并且放出和吸收的能量并不相等，反应前后就有能量的变化，表现为化学反应的吸热和放热。
这也就很好的解释了我们提出的第二个问题。
【师】我们看下面的图，又能得出什么结论？
【生】A图反应物的总能量高于生成物的总能量，反应过程中会放出热量。
B图生成物的总能量高于反应物的总能量，反应过程中必须吸收能量。
【师】总结的很完整。
一个化学反应是吸热还是放热，决定于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。
反应放出的能量＝反应物的总能量－生成物的总能量
反应吸收的能量＝生成物的总能量－反应物的总能量
而旧键断裂所吸收的能量与新键形成所释放的能量的相对大小决定了一个化学反应是吸收能量还是放出能量。
（1）若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物中成键时释放的能量，则反应吸收能量。
吸收的能量＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量
（2）若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物中成键时释放的能量，则反应释放能量。
放出的能量＝生成物成键释放的总能量－反应物断键吸收的总能量
我们以
为例，
1molH2分子断键需要放出436kJ的能量，1molCl2分子断键需要放出243kJ的能量，2molH-Cl成键需要吸收2×431kJ的能量。
通过比较反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物中成键时释放的能量，反应吸收能量。
1molH2（g）和1molO2（g）完全反应放出的热量为2×431kJ－（436kJ＋243kJ）＝183kJ。
图示如下：
【师】相信大家已经对吸热反应、放热反应有一定的理解了，我们就通过表格区分吸热反应、放热反应。
类型比较
放热反应
吸热反应
定义
放出热量的化学反应
吸收热量的化学反应
形成原因
反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量
反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量
与化学键强弱的关系
生成物分子成键时释放出的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量
生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量
图示
【师】人类利用化学反应中的热能始于火的发现。
从早期的以树枝杂草为主要能源，到现代以煤、石油、天然气为主要能源，人类获取热量的主要途径都是通过物质的燃烧。
化石燃料作为人类利用最多的常规能源，其利用过程中面临两方面亟待解决的问题:
一是其短期内不可再生，储量有限，随着能源消费需求的不断增加,能源消费量与储量之间的矛盾日益突显;
二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOX,CO等是大气污染物的主要来源。
为了改善人类的生存环境，促进社会可持续发展，节能和寻找清洁的新能源成为人类的必然选择。
化石燃料作为燃料大量使用会造成空气污染，但不使用又会严重影响社会生产和生活。
请从社会不同人群角度，提出你的想法。
【生】感到空气污染相对较轻的人，会不反对甚至支持煤、汽油、柴油的使用；感到空气污染严重的人，会反对煤、汽油、柴油的使用。
我认为，无论某时某地的空气污染是否严重，人们都应该从自身做起，尽量减少煤和汽油，柴油的使用，同时尽量使用新能源。
【师】这位同学的想法很好，我们所说的节能不是简单地减少能源的使用，更重要的是充分有效的利用能源。
理想的新能源应具备资源丰富、可以再生、对环境无污染等特点。
目前，人们比较关注的新能源有太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。
通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法
培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业
完成同步练习
四．板书设计
6.1化学反应与能量变化
第1课时化学反应与热能
1、放热反应：
把释放热量的反应称为放热反应。
常见的放热反应：
吸热反应：
把吸收热量的反应称为吸热反应。
常见的吸热反应
2、化学反映的实质：
化学键的断裂和生成
反应的特征：
一是物质变化（生成新物质）、二是能量变化（吸收或放出热量）
化学反应与能量变化同时发生。
3、反应放出的能量＝反应物的总能量－生成物的总能量
反应吸收的能量＝生成物的总能量－反应物的总能量
吸收的能量＝反应物断键吸收的总能量－生成物成键释放的总能量
放出的能量＝生成物成键释放的总能量－反应物断键吸收的总能量
4、放热反应与吸热反应的比较
5、能源的利用
第六章化学反应与能量
6.1化学反应与能量变化
第2课时化学反应与电能
教学设计
三、教学目标
4．知识与技能
（4）通过实验探究认识原电池的工作原理和原电池的构成条件，初步形成原电池的概念。
（5）通过设计科学探究实验方案和实验装置，初步了解实验研究的方法。
（6）了解化学电池的种类和特点，能够书写电极反应方程式。
（7）掌握原电池的原理及应用。
5．过程与方法
（3）培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力。
（4）通过对化学能转化为电能的学习，体验到科学探究的过程，理解科学探究的意义，认识科学探究的基本过程与方法，初步养成科学探究的能力。
6．情感态度与价值观
（1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。
（2）通过对化学能转化为电能的奥妙，发展学习化学的兴趣，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
教学重难点
1.教学重点
理解氧化还原反应与原电池之间的联系，了解原电池形成的条件，分析简单原电池的原理。
2.教学难点
化学反应中能量变化的本质
四、教学过程
教学环节
教学内容
设计意图
1.新课导入
【师】现代社会，人们的生活都离不开电能，想一想，我们用的电都是从哪来呢？
【生】发电站。
【师】没错，中国电力主要来源是火力发电、水力发电、风力发电和核电。
我们可以看到2015，火力发电占比74%。
火力发电是通过化合燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
火力发电有哪些缺点？
【生】煤炭是不可再生资源、排除大量温室气体、可能导致酸雨、能量转化率低。
【师】火力发电过程中，化学能经过一系列能量间接转化为电能，能量损失大，能量利用率不高。
能否实现化学能到电能的转化？
设问激发求知欲
2.探索新知
【板书】化学反应与电能
【多媒体播放】装置设计锌铜硫酸原电池
【学生】
现象：
当锌片与铜片插入稀硫酸时，锌片上有气泡产生，铜片表面无气泡产生，当用导线将锌片和铜片相连后，铜片上有气泡产生；串联电流表后，电流表指针偏转。
结论：
导线中有电流通过，形成了电池，实现由化学能到电能的转化。
【师】观察的很仔细，回答也正确，我们用微观视角观察电解过程。
【思考与讨论】
1、溶液中的锌离子怎么来的？
【生】当插入稀硫酸的锌片和铜片用导线连接时，由于锌比铜活泼，与稀硫酸作用容易失去电子，被氧化成锌离子。
锌片：
Zn－2e－＝Zn2+
2、铜不与稀硫酸反应，为什么产生气泡？
是什么气体？
【生】溶液中的氢离子从铜片获得电子，被还原为氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上放出。
铜片：
2H+＋2e－＝H2↑
【师】结合在锌片和铜片上的反应我们能得出总反应：
Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑。
根据氧化还原反应，
锌片上：
锌失电子，化合价升高，作还原剂，被氧化，发生氧化反应。
铜片上：
溶液中的氢离子得电子，化合价降低，作氧化剂，被还原，发生还原反应。
3、导线上电子和电流的移动方向是什么？
【生】锌片失去的电子经导电流向铜片；电流则由铜片流向锌片。
由此可知，铜为正极，锌为负极。
【师】把化学能转化成电能的装置叫做原电池。
【板书】1、原电池：
把化学能转化成电能的装置叫做原电池。
【师】仔细观察：
原电池是由什么构成的？
【生】有两个电极、溶液、导线
【师】这位同学提到了很多关键点，但是任何电极、任何溶液就可以吗？
答案是否定的，首先，负极与电解质溶液能自发的发生氧化还原反应，并且有两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路。
【板书】构成条件
负极与电解质溶液能自发的发生氧化还原反应（前提）
两个活泼性不同的电极
电解质溶液
形成闭合回路
【师】在锌铜原电池中，锌做负极，铜做负极。
哪位同学能说出正、负极的特点吗？
【生】正极：
电子流入的一极（得电子），发生还原反应
负极：
电子流出的一极（失电子），发生氧化反应
【板书】
正极：
电子流入的一极（得电子），发生还原反应
负极：
电子流出的一极（失电子），发生氧化反应
导线：
电子由负极移向正极
溶液中：
阴离子移向负极，阳离子移向正极。
【师】
相信大家对原电池有了初步的了解，原电池实质是使氧化反应和还原反应在两个不同的区域发生，通过电子的定向移动形成电池，化学能转化为电能。
老师有个口诀要教给大家：
原电池分两级，负极氧化正极还，电子由负流向正，离子阳正阴向负。
记住这个口诀，原电池的问题基本能解决！
【师】我们学习了原电池原理，我们利用这个原理还可以判断金属活动性强弱、加快氧化还原反应速率。
我们具体说一下，认真听。
1、加快氧化还原反应的速率
原理：
原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使反应速率增大。
实例：
实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。
2、比较金属活动性强弱
原理：
一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
实例：
有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A溶解，B上有气泡产生，可知A做负极，B作正极，A比B活泼。
【师】大家生活中都接触过哪些电池呢？
【生】1号电池、5号电池、7号电池、手机电池
【师】我们常见的1号电池、5号电池、7号电池这些电池都是干电池，也就是一次电池，不可充电；我们手机现在用的锂电池属于二次电池，可以充电后在使用的。
还有一种电池是燃料电池，大家没有见过，使气体参与反应的电池，一般应用在军事，航空方面，电动机车等的交通领域。
我们具体学习各种电池的原理。
一、干电池
普通锌锰电池
负极：
锌
正极：
石墨
电极反应
负极：
Zn－2e－＝Zn2+（氧化反应）
正极：
2MnO2＋2NH4+＋2e－＝Mn2O3＋2NH3＋H2O（还原反应）
总反应：
2MnO2＋2NH4+＋Zn＝Mn2O3＋2NH3＋H2O＋Zn2+
缺点：
在使用过程中，锌会逐渐溶解，使锌外壳逐渐变薄，内部作为电解质的糊状NH4Cl（显酸性）会泄漏出来，腐蚀电池，即使不使用放置过久也会失效。
【师】还有一种碱性锌锰电池，对比普通锌锰电池，根据碱性锌锰电池的结构，判断正、负极是什么？
写出电极反应。
【学生书写】
负极：
锌正极：
碳棒
负极：
Zn＋2OH-－2e-＝Zn（OH）2
正极：
2MnO2＋H2O＋2e－＝2MnO（OH）＋2OH-
总反应：
Zn＋2MnO2＋H2O＝Zn（OH）2＋2MnO（OH）
【总结】
1、原电池电极判断
2、电极反应的书写
（1）先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物，并使得失电子数目相同。
（2）注意负极反应生成的阳离子是否与电解质溶液中的阴离子反应。
若反应，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。
若正极上的反应物是O2，且电解质溶液呈中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中，且生成OH－;
若电解质溶液呈酸性，则H+必须写入正极反应式中，且生成H2O
（3）正、负极反应相加得到电池的总反应。
若知道总反应，也可以较易写出一极的电极反应式，利用电子守恒法，用总反应减去一极的电极反应式得到另一极电极反应式。
【师】放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行从而实现充电与放电的循环。
常见的二次电池：
铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
铅蓄电池
两极是Pb（负极）和PbO2（正极），电解质溶液是H2SO4,
总的电池反应：
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
负极：
Pb＋SO42－－2e－＝PbSO4
正极：
PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O
镍镉电池
以Cd为负极，NiO（OH）为正极，以KOH为电解质。
负极：
Cd+2OH－－2e－＝Cd（OH）2
正极：
2NiO（OH）+2H2O+2e－＝2Ni（OH）2+2OH-
总反应：
Cd+2NiO（OH）+2H2O＝2Ni（OH）2+Cd（OH）2
【师】最后我们再来说说燃料电池，燃料电池（FuelCell）是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。
燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。
它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。
燃料电池的供电量易于调节，能适应电器负载的变化，而且不需要很长时间的充电，在航天、军事、交通领域有广阔的应用前景。
氢氧燃料电池：
负极（惰性电极）通入氢气
正极（惰性电极）通入氧气
原理：
利用原电池的工作原理将氢气和氧气反应所放出的化学能直接转化为电能。
酸性电解质：
负极：
2H2－4e－＝4H+
正极：
O2＋4H+＋4e－＝2H2O
碱性电解质：
负极：
2H2－4e－＋4OH－＝4H2O
正极：
O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
总反应：
2H2＋O2＝2H2O
【师】以Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu为例，如何设计原电池？
设计方法：
1、根据总反应，找到氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料，氧化剂在正极被还原。
2、电极材料选择：
电极材料必须导电，一般选择较活泼的金属材料，或在该氧化还原反应中易失去电子的材料。
电解质溶液一般与负极反应。
负极：
Fe
正极:
碳棒
负极反应：
Fe－2e¯＝Fe2﹢
正极反应:
Cu2﹢＋2e¯＝Cu
通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法
培养学生总结归纳、辩证思维的能力
3.小结作业
完成同步练习
四．板书设计
6.1化学反应与能量变化
第1节化学反应与电能
一、原电池原理
1、原电池：
把化学能转化成电能的装置叫做原电池。
2、构成条件
负极与电解质溶液能自发的发生氧化还原反应（前提）、两个活泼性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路
3、正极：
电子流入的一极（得电子），发生还原反应
负极：
电子流出的一极（失电子），发生氧化反应
4、导线：
电子由负极移向正极
溶液中：
阴离子移向负极，阳离子移向正极。
5、实质：
使氧化反应和还原反应在两个不同的区域发生，通过电子的定向移动形成电池，化学能转化为电能。
二、应用
1、加快氧化还原反应的速率
2、比较金属活动性强弱
三、化学电源
1、干电池（一次性电池）
2、二次电池
3、燃料电池
四、原电池设计
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